Színtestek - Szervetlen festékeink. Ceramic Center

Átírás

1 1. oldal, összesen: 8 Ceramic Center Feladó: "Ceramic Center" <ceramiccenter@ceramiccenter.hu> Címzett: "Kedves Barátaim, Art-isták! " <ceramic@nadasto.hu> Elküldve: február 17. 7:38 Tárgy: Ceramic Center Színtestek - Szervetlen festékeink

2 2. oldal, összesen: C-ig Színtest egy száraz tömör definíció szerint: A természetben található színezı fémoxidokkal szemben mesterségesen elıállított színezık. Egyes fémoxidok kerámiai vegyületekben színeffektust hoznak létre magas hımérséklet hatására. Evégett a színezı oxidokat alumínium-oxiddal, kvarccal, kaolinnal stb. jól összekeverve magas hımérsékleten izzítják, megolvadásuk azonban a magasolvadási pontok miatt nem következik be, salakszerő anyagként kerülnek ki az izzító kemencébıl. Ezt aztán finomra ırlik, kimossák és megszárítják, ez a színtest, amelyet manapság a hagyományos fémoxidok helyett földfestékek és mázak színezésére használnak. A hagyományos fazekas festékek színskálájánál lényegesen gazdagabb választékot kínálnak, szinte minden színárnyalat kikeverhetı belılük. Bontsuk ezt ki egy picit részletesebben. A természet színpompáját szépnek és tökéletesnek látjuk. A színes, sıt többszínő ruhában, környezetben általában jobban érezzük magunkat, mint a szürkében vagy egyszínőben. A hétköznapi életben szemmel vizsgáljuk a színt, tehát szubjektív módszerrel állapítják meg, hogy jó-e vagy sem. Gyakran nehéz eldönteni a vitákat, amelyek ember és ember között felmerülnek. Sosem felejtem el, ambíciózus fejlesztı révén egy ókori fınököm galambszürke mázat kért tılem.több hónap alatt, több száz féle mázat próbáltam ki, de a válasz mindig kitérı volt. Picit sötét, nagyon világos, nem stimmel a hullámhossz stb., míg aztán egyszer már megfeledkezve magamról felcsattantam, hogy ugyan mutasson m ár nekem egy közel?galambszürke? színt, mert a jelek szerint nekem fogalmam sem volt róla. Aválasz nagyon tömör és velıs volt:?hát itt ez a köpeny rajtam! Látod ez a galambszürke szín, amire gondoltam! Ilyet kérek!?. Mondanom sem kell hamarosan meg lett a szín, de aztán természetesen akkoriban ez nem volt ritka, igazából senkinek sem kellett, csak elütöttünk vele egy kis idıt. Hát igen, ez akkor talán még belefért, de azt hiszem ezt ma már senki sem vállalná szívesen. Ipari termelésben ezért aztán értelemszerően felváltotta a szubjektív színmegítélést az objektív színmérı rendszerek (pl. RGB, CIELAB stb.) és színmérı mőszerek elterjedése (a kerámia iparban is). Ne féljetek, ebbe most nem megyünk bele, legfeljebb majd külön a specialisták kérésére. Tehát vissza a hétköznapi életbe, ahol is a legáltalánosabban a különbözı színkártyák (mint pl. RAL vagypantone színkártya rendszer) elterjedése vált gyakorlattá. De igazából nem a kerámiai mázak, festékek esetében. A hideg (ezt úgy értem, hogy nem kerülnek égetésre) színek kevergetései egyszerőbbnek a melegeknél (magashıfokú festékek). Az általunk használt beégetéssel kialakuló színek esetében a színkialakulás sokkal több tényezı függvénye, mint a hideg keverékeknél. Sokszor a kiindulási színezékünk színe köszönı viszonyba sincs a végül kiolvadt mázban kialakuló végsı színnel. (Pl. a kobaltszilikát lila porszíne a mázat sötétkékre színezi.) Hogy is kezdıdhetett ez az egész színtest fejlesztési folyamat? İs emberünk látta, hogy a cserépégetésre alkalmas agyagja az elıfordulástól függıen különbözı színőre égett. De hogy miért, meg mitıl az az elején nem volt tiszta. Késıbb kiderült, hogy az általa használt agyagnak a kísérı

3 3. oldal, összesen: 8 ásványai voltak színesek. Az üledékes kızetben (alumínium-hidroszilikát agyagban) színes ércek, tehát fémtartalmú ásványok is elıfordulhatnak (vasérc-hematit Fe2O3, magnetit Fe3O4, sziderit FeCO3 és ezek hidrátjai mint pl. hidrohematit, goethit, limonit, pirit FeS2, szfalerit ZnS, kalkopirit CuFeS2, stb., alumínium érc - baoxit, mangán érc? barnakı MnO2, anatáz/rutil TiO2, kromit/krómvaskı FeO*Cr2O3, krokoit/vörös ólomérc PbCrO4, vöröskoboldkı Cu/Ni érc, mínium Pb3O4 stb.). Miután ezeket az érces lelıhelyeket külön-külön viszonylag tiszta elıfordulásokban is megtalálták, már adalékként tudták használni a különbözı színek kikeveréséhez. Kezdettıl fogva színeztek mindent. Cserepet, mázat, festékeket egyaránt. Késıbb a kohászati eljárások fejlıdésével, levegın történı égetéssel a különbözı oxidok is elıállíthatók voltak (Fe2O3, MnO2, Co2O3, CuO stb.). Ezeknek az oxidoknak néhány százalékos (mázakban ált. 1-5%, de porózus cserepekhez pl % sem ritka) mennyisége már jelentıs színezı hatást idéz elı. Miért is érdekes ez? Hisz tudjuk a minket körülvevı organikus világ színpompája lenyőgözı, van ott annyi festék amennyit csak akarunk (pl. vörös vértest?hemoglobin, zöld klorofil? a levelekben, a nap sárga színe, az ég kék színe, a tenger kékeszöld színe, a napraforgó sárga színe, a kökény kék, a csipkebogyó vörös színe stb.). Igen ám, de sajnos ezek a festékek, mint általában minden szerves anyag 400C-ig biztosan kiég. A mi világun k pedig ennél melegebb: az üvegfestékeknek durván C közötti hımérsékleteket, a zománcok és mázfeletti/un. harmadik égetéses?onglaze? porcelánfestékeknek durván C közötti hımérsékleteket, míg a kerámiai festékeknek 900C-tól akár 1400C-ig terjedı hımérsékleteket kell elviselniük. És a helyzet még ennél is egy picit bonyolultabb. Mert a hıfoktőrés az egyik valóban nagyon fontos tulajdonság amit ezeknek a színezı anyagoknak el kell viselniük. A másik majdnem ennyire fontos dolog, hogy nem csak termikusnak kell stabilnak lenniük, hanem fizikokémiai szempontból is ellenállóan kell viselkedniük. Nem szabad sem feloldódniuk az olvadt máz hımérsékletén ill. nem is szabad reakcióba lépniük a máz kiolvadás hıfokán az olvadt mázzal (hacsak nem ezt kifejezetten ezt akarjuk). Itt azonban egy picit pontosítanunk kell. Mert ha tegyük fel ionosan feloldódik, de nem roncsolódik a színezıanyagunk, akkor tulajdonképpen az un. színes üveget (transzparens!) hozzuk létre (zöld sörös üveg? redukált vasoxidos, barna sörösüveg? mangánoxidos üveg). Tehát a színes üveg fizikailag oldott színezıoxidokat tartalmaz. Ugyanez az üveg befrittelve színes fritteket ad, amiket aztán még tovább használhatunk az elképzelt célunk megvalósítására. Maradva a mázaknál a szí ntest, mint színezı anyag általában fedı színeket alakít ki. Úgy kell elképzelni, mint a diszperziós falfestékeket, amiket otthon használunk a falakra akár kültérrıl, akár beltérrıl legyen szó. Ebbıl következik, hogy a fazekas mázaknál a transzparenciát csak beoldódó oxidokkal érjük el, mert a színtest a fazekas mázakat is fedıvé képes tenni. Nyílván a fedıképesség a színezıanyag koncentrációjának mértékétıl is, meg a máz rétegvastagságtól is nagymértékben függ. A magashımérsékletet (max C az összetétel függvényében) elviselı és fizikokémiai szempontból stabil színtest festékünket használhatjuk a kerámiai masszák, mázak, dekor anyagok (máz alatt, máz felett stb.) színezésére is. Természetesen ezek segítségével készíthetünk tetszés szerinti színes termékeket az elképzelésünk szerint. És akkor most vágjunk bele a dolgok sőrőjébe anélkül, hogy elmerülnénk a kristályrendszerek feneketlen mélységeibe. De tudjuk, hogy a stabil magashıfokú színezıanyagok szerkezete csak a kristályrendszerek mentén értelmezhetı. Ezek, általában sztöchiometrikus összetételő kristályrendszereket alkotnak. 1., A legegyszerőbb színezık, stabil oxidok, Sokszor önállóan is megállják a helyüket. Mint pl. a

4 4. oldal, összesen: 8 krómoxid Cr2O3. 2., A változó oxidációs állapotra hajlamos oxidok (átmeneti fémek ill. d-vegyértékelektronokkal rendelkezı elemek legtöbbje) viselkedése viszont nagymértékben függ a reakció körülményeitıl (lásd a színes RAKU mázak atmoszféra érzékenysége). Biztos mindenki tapasztalta már, hogy fazekas mázaknál (régen kizárólag csak magas ólomoxid tartalmú általában színes transzparens mázak) a színezı oxidok lokális redukciója miatt fejlıdı gáz a mázakat C tartományban teljesen habosan, kráteresen felfújja, ami aztán 900C feletti hımérsékleteken (az ólomoxid okozta nagyon kis felületi feszültségnek köszönhetıen) teljesen kiolvad, tökéletesen sima, hibátlan fényes felületet eredményezve. Nos ez az ólommentes, un. kemény, lényegesen nagyobb felületi feszültségő mázaknál már rusnya, kráteres, hibás felületeket eredményez. Tehát meg kellett oldani valahogy, hogy a színezı oxidok oxidációs állapotváltozásai a mázas égetések tartományában ne tehessék tönkre a felületet. ; Így jöttek létre az olyan kombinációk, amikor különbözı egyszerő oxidok keverékeibıl alkotott korszerőbb összetett oxidok, régen ezek voltak csak a színtestek. Ma már kb.50 féle olyan különbözı kristálykombinációt ismerünk amelyek segítségével már korszerő színtesteket állíthatunk elı. Talán a legelsık közt fedezték fel, és talán ma is a legelterjedtebb struktúra a spinell szerkezet. A spinell szőkebben egy tőzállóanyag iparban használt anyag MgO*Al2O3 (MgAl2O4), tágabban az összetett oxidok alosztályán belül a spinellcsoport névadó tagja. Jellemzıen a fém : oxid = 3:4 arány. A hasonló összetevık alapján szokásos a csoportot 4sorozatra felosztani. Általános képletük: AB 2 O 4, ahol A sorozat = Co, Cu, Fe 2+, Ge, Mg, Mn 2+, Ni, Ti, Zn, Sn és B sorozat = Al, Cr 3+, Fe 2+, Fe 3+, Mg, Sb, Mn 3+,V 3+ lehet. Néhánygyakorlati példa: a rózsaszín szintest: Sn-Cr, a szürke színtest: Sn-Sb, a kékszíntest Co-Al- Zn, a türkiz színtest: Cr-Co-Zn, és a barna színtest: Fe-Cr-Zn,stb. 3., A harmadik feltétlenül említésre méltó színtest csoport az un. zárványszíntestek. Ebben azesetben a színezıanyag a hordozó kristály keletkezéskor épül be, mintegy 2-6% körüli mennyiségben a létrejövı kristály rácspontjai közé. Ezért is hívják ezeket zárvány színtesteknek, mert a színezıanyag a rácsközi térben helyezkedik el, nem pedig a rácspontokban. Maga a befoglaló kristályrendszer az ami a festékünk stabilitását biztosítja, és így aztán egy 1300C körül is stabil gazdaságos színezéket kapunk. Ezeknek a zárvány színtesteknek a legelterjedtebb képviselıi a Cirkónium-szilikát zárványszíntestek. Pl. a Prazeodímium sárga (Zr-Pr-Si), a Vanádium kék(zr- V-Si) és a vasrózsa (Zr-Fe-Si). Lássuk ıket röviden. Kiindulási alapanyagaink a ZrO2 (Cirkónium-dioxid, baddeleyite)és a SiO2 (kvarcliszt). E két alapanyag sztöchiometrikus (azaz 1:1 molarányú) reakciójából állítjuk elı a Cirkónium-szilikát (ZrSiO4) kristályt, miközben azt szeretnénk, hogy a színezı anyagjaink is beépüljenek. A ZrO2 és a SiO2 egyensúlyi fázisdiagramjából megállapítható, hogy a két oxid közti szilárdfázisú reakció csak igen magas (1500C feletti)

5 5. oldal, összesen: 8 hımérsékleteken kezdıdik el. Ezért ezen színtestek elıállításához mineralizátorokat (a reakció végbemenetelét alacsonyabb hımérsékleteken elısegítı, általában olvasztóanyagokat) használunk kis mennyiségben (2-10%). Kezdetben kézenfekvı volt erre a célra alkáli sókat használni (szóda, só stb). Késıbb aztán egy új módszert fedeztek fel, a hagyományos határfelületi diffúziók által kontro lált szilárdfázisú reakciókkal szemben. Amikor ugyanis az alkáli-halogenidek közül Fluoridot (pl.naf) használták kiderült, hogy amikor a homokunk reagál a NaF-al: ( 3SiO2 +4NaF = SiF4 + 2Na2SiO3 ) a szintén olvadékony?vízüveg?- Na2SiO3 mellett gázfázisú szilícium-tetrafluorid keletkezik, ami reagál a ZrO2-dal cirkozil(zrsio4) keletkezése mellett ( 2ZrO2 + SiF4 + = ZrSiO4 + ZrF4 ). Az említett két egyenletbıl látható, hogy a homokunk egy része nátriumszilikát üvegfázisba megy ami, kismértékő?veszteség? a cirkozil elıállítása szempontjából, de kb. hasonló veszteséget könyvelhetünk el a gázfázisú ZrF4 képzıdése miatt. Úgyhogy a tapasztalat szerint is a legjobb eredményeket a ZrSiO4 konverzóra akkor kapunk, ha a ZrO2 és SiO2 ekvimoláris elegyébıl indulunk ki. Ehhez adjuk a mineralizátort vagy mineralizátorokat és az adott szín kialakulásért felelıs szinezıanyagot. A nyerskeveréket aztán homogenizálni kell (jól össze kell keverni szárazon), majd tokos kemencében C közt égetjük. Vigyázni kell, hogy az égetés utáni?sütik? ne égjenek nagyon össze, mert ellenkezı esetben utána az ırlésük nagyon nehéz lesz. A cirkonszilikát nagyon kemény anyag (pl. kerámia késeket, kopó alkatrészeket is csinálnak belıle, csakúgy, mint a kiindulási anyag baddeleyitbıl.) És itt most beszélnünk kell a kész színtestek ırlési finomságáról. Mindenképp 20mikron alá kell ırölni, de egyesek szerint a 8mikronos átlagos szemcseméret az ideális ezeknél a színtesteknél. Minél finomabb annál jobban fed (kevesebb mennyiség is elég,mint a durvább festékbıl), de annál reaktívabb ill. könnyebben oldódik is. Golyós malomban vizes ırlést alkalmazunk, mert ha a színtestekbıl nem oldjuk ki a bennük visszamaradt sókat, akkor azok a mázba kerülve rontják a tiszta és intenzív színkialakulást. A vizes szintest szuszpenziót aztán leszőrjük (pl. keretes szőrıprésen12barral). A mosást a szőrön folytatjuk tovább, mindaddig, amíg a mosóvíz már nem tartalmaz oldott anyagot. A kimosott színtesteket szárítjuk, majd porítjuk. És kész. A Cirkon-szilikát zárvány színtesteknek egy külön csoportját képezik a nemoxidos színezékek.a kadmium-szulfid (CdS) sárga ill. a kadmium-szelenid (CdSe) vörös szinezékek mázban történı közvetlen alkalmazását korlátozta a mérgezıségük. Ebben az állapotukban könnyedén kioldhatók voltak a kerámiai mázakból. Ugyanaz a csel következett, mint annak idején a fazekas nyersmázaknál. Barátom ugye emlékszel még..., a nyers PbO-ot vittük be üvegfázisba fritteléssel, amely eredményeképp keletkezett ólomszilikát üvegbıl az ólom kioldódása már nagyságrendekkel csökkenthetı volt. Nos itt a kadmiumos színezékeknél is hasonló trükköt csinálunk. Igaz ne m üvegfázisba visszük ıket, hanem bezárjuk egy kristályrácsba (nevezetesen a most megismert Cirkozilba). Ez nem csak az esetleges kioldódásokból fakadó mérgezési problémákat oldja meg, hanem egycsapásra egy olyan oxidáló atmoszférában is stabil szinezék jön létre, amit már savanyú mázakban is kiváló színeket adott egészen 1300C-ig! Úgyhogy most már nem álom a vörös budi sem (WCcsésze). Természetesen a sárga és a vörös színek keverékei tetszılegesen, korlátozás nélkül elıállíthatók, és ezek a színtestek keverhetık a többi más típusú, nem csak cirkonos színtesttel is. 4., Ésmost végére hagytam a legszínesebb színt. A fehéret. Bármily meglepınek tőnhet a fehér fedı mázakat is színtestekkel állítjuk elı. Fehérnek akkor látunk egyfelületet, ha arról valamennyi látható

6 6. oldal, összesen: 8 tartományba esı hullámhosszúságú fényhullám hiánytalanul verıdik vissza, szóródik. Alap állapotban az üveg, a transzparens máz teljesen átlátszó és azon a fény gyakorlatilag szinte 100%- ban áthatol. Más a helyzet, ha ebben az üvegben olyan apró diszperz szilárd testek vannak diszpergálva, amelyeken a fény már nem hatol át, hanem amely részecskéken a fény szóródik, visszaverıdik. Ezek a részecskék az összetett fehér fénybıl nem abszorbeálnak a látható tartományban, csak 100%-ban szórnak. A fehérfény szórásának jellemzésére, tehát hogy melyik anyagot látjuk fehérebbnek a gyakorlatban három tényezıt szoktak említeni: 4.1. A máz és?fehér színtest részecske? törésmutatók különbözıségének a mértéke. Ez a különbség mennél nagyobb, annál nagyobb a fényszóródás és ezért annál fehérebbnek látjuk a felületet A?fehér színtest? szemcsemérete, a részecske nagysága. Tapasztalat szerint a fehérség akkor a legnagyobb, ha a részecske kb. 0,3mikron nagyságú A?fehér színtest? koncentrációja a mázban. Nyilván mennél több részecske van a mázunkban diszpergálva, annál fehérebb a máz. Adott koncentrációjú?fehér színtest?esetén ez azt jelenti, hogy mennél vastagabb a máz annál fehérebbnek tőnik. De azért vigyázz!, mert a kezdetben lineáris görbe (kétszer olyan vastag máz kétszer fehérebb), aztán telítésbe megy át, vagyis egy bizonyos telítési fehérség után, már csak drágább lesz a kerámiád és nem lesz fehérebb. Most térjünk vissza oda, hogy csak az a jobb?fehér szintest?, amellyel a telítési értékek elérésekor a lehetı legnagyobb fehérséget kapjuk. Tehát amelynek a legnagyobb mértékben tér el a törésmutatója az alapüvegétıl, amit agyakorlatban 1,5-nek szoktunk venni. Lássuk a legfehérebb színtestek listáját: TiO2 = 2,55, ZrO2 = 2,35, Sb2O3 = 2,25, SnO2 = 2,04, ZrSiO4 = 1,96. Tehát elvileg a legfehérebb fehérítı a Titán dioxid, amely a szerves festékiparban is igen elterjedt. Használatát a kerámiaiparban azonban korlátozza hogy van egy rutil/anatáz polimorfiája, amitıl sajnos néha a máz besárgul. Ezért fehér mázakban a felhasználása körültekintést igényel. Kıagyag mázakban egyébként pont ebbıl kifolyólag sárga színezékként is gyakranhasználják. A ZrO2 és a ZrSiO4 gyakorlati jelentısége a legnagyobb. A frittelt fehér ipari mázak 99%ban cirkozilt használnak a fehérség növelésére 10% felettimenn yiségben adagolva a fritt nyerskeverékébe. Az Ónoxid ill. az Antimónoxid is kiváló anyagok, a stúdiómázak készítésénél még magas áruk ellenére is szokták alkalmazni ıket.

7 7. oldal, összesen: 8 Jutalmul íme e heti visszautasíthatatlan ajánlatunk 8.00-tól 23.-án ig Ft/kg netto árak 10kgtól 1kg-tól 50kg-tól a mennyiségtıl függetlenül ATSLB102 fényes fehér máz ( C) 350 AT35 fényes fehér máz ( C) 320 ATCRS94 transzparens máz ( C) 330 AT32 transzparens máz ( C) 310 Netto Ft/kg min.1kg-tól SZ sárga szinezék 1200 SZ200/13 sárga színtest 1300Cig 1500 SZ300/50 cobold kék színtest 1300C-ig 6960

8 8. oldal, összesen: 8 SZ220/113 barna színtest 1300C-ig 1400 SZ681 lila színtest 1100C-ig 2980 SZ730 zöld színtest 1300C-ig 5480 TC27-5 formázó nagy fakés Br. 400Ft/db További Híradóról való leiratkozáshoz kérjük kattanj az alábbi linkre: leiratkozás No virus found in this incoming message. Checked by AVG - Version: / Virus Database: / Release Date: 02/16/10 19:35:00